Mikroskop visualisiert leuchtende Zellprozesse

Forschende von Helmholtz Munich und der Technischen Universität München haben ein neuartiges Mikroskop entwickelt, das die Beobachtung biolumineszenter Signale in lebenden Zellen deutlich verbessert. Das System mit dem Namen QIScope basiert auf einer hochempfindlichen Kameratechnologie, die extrem schwache Lichtsignale erkennen kann. Mit höherer Bildauflösung, einem größeren Sichtfeld und der Kompatibilität mit verschiedenen Bildgebungsverfahren eröffnet QIScope neue Möglichkeiten, lebende Systeme detaillierter und über längere Zeiträume hinweg zu untersuchen.

Im Gegensatz zur Fluoreszenzbildgebung, die auf starke externe Beleuchtung angewiesen ist und dadurch Zellverhalten beeinflussen oder feine Signale überdecken kann, bietet Biolumineszenz eine schonendere Alternative für Langzeitbeobachtungen. Der Hauptnachteil besteht jedoch in der äußerst geringen Lichtintensität, die eine hochauflösende Bildgebung bislang technisch limitiert hat. Um diese Einschränkung zu überwinden, untersuchte das Team um Dr. Jian Cui den Einsatz von Quanten-Bildsensoren (Quanta Image Sensors, QIS), einer neuen Kameratechnologie, die sich in lichtarmen Bedingungen den bislang gängigen EMCCD-Kameras gegenüber als vorteilhaft erwies. Um das volle Potenzial dieser Sensoren auszuschöpfen, entwickelten die Forschenden ein maßgeschneidertes optisches System, das sich an der Konstruktion von Teleskopen orientiert. So entstand das QIScope, ein unkonventionelles optisches System, das Merkmale von Teleskop und Mikroskop vereint.

„Unser Mikroskop bietet höhere Empfindlichkeit, verbesserte Auflösung, ein größeres Sichtfeld und einen höheren Dynamikbereich – alles Eigenschaften, die für anspruchsvolle Live-Cell-Imaging-Experimente essenziell sind“, sagt Studienleiter Jian Cui. Indem es zentrale Einschränkungen herkömmlicher biolumineszenter Bildgebung überwindet, stellt QIScope der Forschung ein leistungsfähiges neues Instrument zur Verfügung, für die Untersuchung unterschiedlichster biologischer Systeme, von Einzelzellen bis hin zu Organoiden und Gewebemodellen.

Quelle: Helmholtz Zentrum München